超聲波技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：超聲波技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：超聲波、磨削、振動(dòng)、加工材料

1 超聲波磨削加工的專利概況

（1）按照申請(qǐng)和公開(kāi)的年份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析

圖2-1可以看出，在國(guó)內(nèi)1990以前，專利涉及超聲磨削加工的比較少，我國(guó)超聲波磨削加工起步比較晚，1990-2005年，經(jīng)歷了初步發(fā)展期，理論初步形成，2005-至今，技術(shù)發(fā)展比較迅速，高校和企業(yè)的專利申請(qǐng)比較活躍，說(shuō)明超聲波磨削加工技術(shù)逐漸成熟，在加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。國(guó)外超聲波磨削加工起步比較早，在1975年有專利申請(qǐng)，申請(qǐng)量也是逐步增加，其中1975-1990年，申請(qǐng)量一直處于小幅的增長(zhǎng)過(guò)程中，處于初步發(fā)展階段；在1990-2000年，經(jīng)歷了快速發(fā)展階段，申請(qǐng)量增長(zhǎng)量比較快，技術(shù)發(fā)展比較成熟；2000至今，處于緩慢增加，申請(qǐng)量維持較高水平。

圖1-1 超聲波磨削加工的國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)量趨勢(shì)

2 超聲波磨削加工技術(shù)發(fā)展

超聲波磨削加工裝置的發(fā)展主要體現(xiàn)在超聲波加工技術(shù)的應(yīng)用和改進(jìn)。加工材料主要包括工程陶瓷、石英、光學(xué)玻璃、單晶硅、寶石、硬質(zhì)合金、復(fù)合材料等硬脆性材料，S著材料的廣泛應(yīng)用，也促進(jìn)了超聲波磨削加工的快速發(fā)展。隨著超聲波加工技術(shù)的發(fā)展，以及加工材料精度高，超聲波磨削技術(shù)逐漸與其他表面加工方式結(jié)合對(duì)工件進(jìn)行加工，如電化學(xué)加工、電解研磨[1]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)超聲波磨削加工的專利申請(qǐng)的分析，概覽了該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的總體情況，分別從年度走勢(shì)、申請(qǐng)人情況、發(fā)展趨勢(shì)等方面進(jìn)行分析。通過(guò)分析可知，近年基于超聲波磨削加工領(lǐng)域的專利申請(qǐng)迅速增多，申請(qǐng)人在該領(lǐng)域?qū)＠季种饾u加強(qiáng)，但國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人重要集中在高校；針對(duì)目前這種情況，企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)專利的認(rèn)識(shí)，研究基于超聲波磨削加工領(lǐng)域中出現(xiàn)的新技術(shù)和新方向，引導(dǎo)各企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)積極研發(fā)核心技術(shù)并促進(jìn)專利成果轉(zhuǎn)化。

第2篇：超聲波技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】超聲波；污泥減量；預(yù)處理

0 引言

超聲波是指頻率為20～106kHz的聲波。自從1880年Curie發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)，及1917年Langevin發(fā)現(xiàn)反壓電效應(yīng)（即電致伸縮效應(yīng)），半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，超聲技術(shù)及其應(yīng)用獲得了極為廣泛而令人矚目的成就。超聲波用于工業(yè)較早。低強(qiáng)度的超聲波通常用于測(cè)量流量，而超聲波技術(shù)在環(huán)境工程中的研究和應(yīng)用還處于早期發(fā)展階段，在國(guó)外，早在1993年超聲波技術(shù)就作為一種新的技術(shù)引入到水處理中[1]，到目前為止已有大量實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究成果，并有部分進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。而國(guó)內(nèi)，這方面開(kāi)展的工作還非常有限。

將超聲波用于污泥減量是一個(gè)全新的領(lǐng)域。當(dāng)一定強(qiáng)度的超聲波作用于某一液體時(shí)，一般是在很高的聲強(qiáng)下，特別是在低頻和中頻范圍內(nèi)，產(chǎn)生交替的壓縮和擴(kuò)張作用從而進(jìn)一步產(chǎn)生空穴作用，在溶液中這個(gè)作用以微氣泡的形成、生長(zhǎng)和破裂來(lái)體現(xiàn)，以此壓碎細(xì)胞壁，釋放出細(xì)胞內(nèi)所含的成分和細(xì)胞質(zhì)，以便進(jìn)一步降解。超聲波細(xì)胞處理器能加快細(xì)胞溶解，用于污泥回流系統(tǒng)時(shí)，可強(qiáng)化細(xì)胞的可降解性，減少了污泥的產(chǎn)量；用于污泥脫水設(shè)備時(shí)，有利于污泥脫水和污泥減量。

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)近年來(lái)的快速發(fā)展，到2013年我國(guó)城鎮(zhèn)污水廠已經(jīng)有3000多座，按80%含水率計(jì)算，預(yù)計(jì)我國(guó)每年污泥的產(chǎn)生量會(huì)達(dá)到3000多萬(wàn)噸，污泥處理是污水處理的一項(xiàng)重要部分，通常泥量約為水量的1%-2%，但污泥處理在整個(gè)污水處理廠投資中約占40%-50%。不僅投資大，傳統(tǒng)厭氧消化工藝還存在負(fù)荷低、安全性要求高、運(yùn)行管理難度大、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)缺乏等問(wèn)題，這就使得部分運(yùn)行管理水平較低的污水處理廠索性將消化池閑置，造成很大浪費(fèi)。

所以污泥的處理任重道遠(yuǎn)，改善污泥處理技術(shù)，減少污泥產(chǎn)量迫在眉睫。作為一項(xiàng)新的污泥處理技術(shù)，超聲波具有無(wú)污染、高效率、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。常見(jiàn)的超聲波設(shè)備有兩種：探頭式反應(yīng)器與槽式反應(yīng)器（圖1、圖2）。探頭式反應(yīng)器聲強(qiáng)高，反應(yīng)容器可以做成各種形狀，但作用體積較小，適宜于實(shí)驗(yàn)研究或小規(guī)模操作。槽式反應(yīng)器則更適于大規(guī)模生產(chǎn)。

1 超聲波在污泥處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)超聲波污泥處理技術(shù)研究較多，如德國(guó)巴姆堡市污水廠，由于管網(wǎng)擴(kuò)充和改造等原因，每天的污泥量相應(yīng)增加，考慮到節(jié)約資金和提高效率等方面的問(wèn)題，引進(jìn)3臺(tái)超聲波污泥反應(yīng)器對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理。一期兩臺(tái)運(yùn)行3個(gè)月后，沼氣產(chǎn)量增加30%，污泥停留時(shí)間從25天降到18天，從而滿足了在不建造新的污泥罐的情況下保證消化深度的要求。其流程見(jiàn)圖3。

超聲波預(yù)處理破壞菌膠團(tuán)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)后，大量被挾裹在菌膠團(tuán)內(nèi)的有機(jī)物被釋放到水中，從而易于為微生物所用。使用112W/mL的低頻處理可以將可溶性COD占總COD的比值（SCOD/TCOD）從36%提高到89%，可溶性N的比值從34%提高到42%[2]。由于厭氧發(fā)酵的關(guān)鍵步驟是水解，將不溶性的有機(jī)顆粒變?yōu)槿芙庑缘挠袡C(jī)物，水解十分緩慢，造成厭氧處理周期長(zhǎng)。超聲波預(yù)處理可以相當(dāng)程度地取代水解過(guò)程，而時(shí)間大大縮短。

除了對(duì)污泥結(jié)構(gòu)的破壞外，超聲波還能改變微生物活性。一定強(qiáng)度的超聲波可以促進(jìn)酶活，加快微生物生長(zhǎng)，提高其對(duì)有機(jī)物的分解吸收能力。線性超聲波處理45min可以使啤酒酵母細(xì)胞生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期提前6h，而且細(xì)胞數(shù)提高近一倍，細(xì)胞干重也有較大提高，其可能原因是超聲波產(chǎn)生的微沖擊流改進(jìn)了細(xì)胞內(nèi)外的傳質(zhì)作用，從而加快有機(jī)質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞和代謝產(chǎn)物排出細(xì)胞的進(jìn)程。超聲波加快膜傳遞的現(xiàn)象也被其他研究所證實(shí)?？扇苄杂袡C(jī)物的增加和細(xì)胞活性的增加共同作用，極大地加快了厭氧發(fā)酵速率，而且促進(jìn)效應(yīng)在超聲波停止后數(shù)小時(shí)內(nèi)依然存在。30―120min的超聲波處理使厭氧發(fā)酵時(shí)間從22d降到8d，而且揮發(fā)性有機(jī)物的去除率從45.8%提高到50.3%，同時(shí)沼氣的產(chǎn)率提高了2.2倍[3]。也就是說(shuō)短時(shí)間的超聲波預(yù)處理可以大大縮短發(fā)酵時(shí)間，提高沼氣產(chǎn)率，從而極大地降低投資和運(yùn)行費(fèi)用，并提高處理效率。

然而過(guò)高強(qiáng)度的超聲波可以破壞微生物細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物釋放出來(lái)，例如0.144W/mL下處理120min后污泥中64%的大腸桿菌被殺死[4]，由于超聲波效應(yīng)在聲波停止后數(shù)小時(shí)內(nèi)依然存在，微生物的滅活給后續(xù)的生物處理造成很大困難。

目前，國(guó)內(nèi)將超聲波應(yīng)用于污泥處理中的實(shí)例并不是很多，取得進(jìn)展的主要有以下幾個(gè)方面。

河北科技大學(xué)祁夢(mèng)蘭，鄭自保等利用H2O2聲化學(xué)氧化法處理靛藍(lán)染料廢水，并與Fenton氧化法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩種方法可以達(dá)到大致相同的處理效果，但H2O2聲化學(xué)氧化法處理時(shí)間較短，僅10-20min，而Fenton氧化法反應(yīng)時(shí)間則需120-140min；H2O2聲化學(xué)氧化法的H2O2投加量為5.5mg/L，而Fenton氧化法的H2O2投加量為13.8mg/L，為聲化學(xué)氧化法的2.5倍。這說(shuō)明超聲波化學(xué)反應(yīng)具有獨(dú)特的作用，相應(yīng)的降低了運(yùn)行費(fèi)用。他們還對(duì)靛藍(lán)染料廢水進(jìn)行了H2O2聲化學(xué)氧化-間歇式活性污泥法處理，處理后出水水質(zhì)符合GB8978-88《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[5]。

南京工業(yè)大學(xué)殷絢等采用超聲波處理?yè)P(yáng)子石化污水處理廠提供的剩余污泥，觀察超聲處理時(shí)間以及聲強(qiáng)對(duì)污泥結(jié)合水的綜合影響，發(fā)現(xiàn)超聲處理污泥在較低聲強(qiáng)和較短時(shí)間范圍內(nèi)能夠降低污泥的結(jié)合水含量，有利于提高污泥最終的脫水[6]。

天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院王芬等采用超聲波技術(shù)破解污泥絮體及污泥微生物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使固體性有機(jī)物與胞內(nèi)物質(zhì)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物（SCOD）。考察SCOD溶出率隨超聲作用時(shí)間、聲強(qiáng)及聲能密度的變化情況發(fā)現(xiàn)，SCOD溶出率隨超聲作用時(shí)間、聲強(qiáng)及聲能密度的增加而增加，在一定聲能密度下，SCOD溶出率隨時(shí)間延長(zhǎng)呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，即污泥破解反應(yīng)遵從一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。VSS的變化規(guī)律同SCOD溶出率的變化規(guī)律相似。利用多元統(tǒng)計(jì)學(xué)中t分布檢驗(yàn)方法分析諸因素對(duì)破解效果所產(chǎn)生的影響，得出各因素影響程度從大至小順序?yàn)椋撼曌饔脮r(shí)間>聲能密度>聲強(qiáng)[7]。

他們還對(duì)影響超聲波作用的各個(gè)因素進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：聲能密度為0.096W/mL時(shí)，超聲破解污泥的主要作用力是水力剪切力，羥基氧化幾乎不起作用；聲能密度為0.384W/mL時(shí)，水力剪切力與自由基氧化在超聲破解污泥反應(yīng)中所占的比例分別為80.85%與19.15%；聲能密度為0.72W/mL時(shí)，水力剪切力與自由基氧化在超聲破解污泥反應(yīng)中所占的比例分別為74.14%與25.86%。并得出結(jié)論，在各影響因素中，pH值對(duì)超聲破解污泥的效果影響最大[8]。

通過(guò)以上實(shí)例，可以發(fā)現(xiàn)，超聲波在污泥處理中的應(yīng)用技術(shù)在國(guó)內(nèi)的研究已經(jīng)開(kāi)始10余年了，而且在這一方面我們還需要做大量的研究工作從而摸索出較為科學(xué)的方法使其能夠更好的為污泥處理服務(wù)。

2 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)城市生活污水廠污泥問(wèn)題，只有通過(guò)綜合方案解決，最終落腳點(diǎn)仍是通過(guò)新技術(shù)來(lái)降低總運(yùn)行成本，同時(shí)保證出水水質(zhì)。超聲波污泥預(yù)處理技術(shù)為污泥的減量化穩(wěn)定化和資源化提供了技術(shù)基礎(chǔ)，并使他們成為一體。歐美的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，該技術(shù)在節(jié)省建造成本上具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

結(jié)合我國(guó)國(guó)情，一方面，能源消耗大成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素，另一方面，作為可再生能源載體的污泥卻被當(dāng)作包袱令污水廠運(yùn)營(yíng)方大傷腦筋。新型超聲波污泥處理技術(shù)在降低能耗方面的突破為解決這一矛盾提供了一個(gè)好的方向，可以預(yù)期，該技術(shù)的推廣應(yīng)用將促進(jìn)實(shí)現(xiàn)污泥罐小型化、污泥減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化的統(tǒng)一。

【參考文獻(xiàn)】

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[6]殷絢，等.超聲波聲強(qiáng)及處理時(shí)間對(duì)污泥結(jié)合水的影響[J].化工進(jìn)展，2005，24（3）：307-311.

第3篇：超聲波技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：加氫反應(yīng)器 凸臺(tái) 超聲波檢測(cè) 探頭

中圖分類號(hào)：TH878 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（b）-0078-02

Ultrasonic Testing Technique for Bump of

Hydrogenation Reactor

Qi Ling min1 Han Taikun2

（1. Department of Science， Guangdong University of Petrochemical Technology； 2.Testing Center，The Challenge Petrochemical Machinery Corporation of Maoming，Maoming Guangdong，525000，China）

Abstract：This paper introduces the manufacturing process of bump， designs ultrasonic testing detective areas according to the bump’s structure and the flaws which appear easily，and then choose the appropriate probes according to specification of detective area. The design improves productivity and reduces probability of undetected flaw，the effectiveness of the proposed design is verified by testing in production practice.

Key Words：Hydrogenation Reactor；Bump；Ultrasonic Testing；Probe

為獲得高質(zhì)量的石油加工產(chǎn)品或增加原油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)成品油的比率，以及適應(yīng)高含硫原油、劣質(zhì)原油深加工的需要與改善環(huán)境條件等目的，在現(xiàn)代石油加工工業(yè)中出現(xiàn)了加氫工藝裝置[1]。與此同時(shí)，加氫裝置中的關(guān)鍵設(shè)備加氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)也有了很大的進(jìn)步。

加氫反應(yīng)器在制造過(guò)程中，鉻鉬鋼焊縫以及堆焊層將不可避免地出現(xiàn)一些表面和內(nèi)部缺陷，同時(shí)，反應(yīng)器長(zhǎng)期工作在高溫（400～500 ℃）、高壓（8～20 MPa）以及臨氫狀態(tài)等苛刻條件下[2]，因此在制造的過(guò)程中，反應(yīng)器的各個(gè)部分的質(zhì)量要求都非常高。

加氫反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件的支撐形式不是采用一般的支耳式焊接支撐圈，而是采用凸臺(tái)形式。在制造過(guò)程中用滲透檢測(cè)方法檢測(cè)凸臺(tái)的表面缺陷，用超聲波檢測(cè)方法檢測(cè)凸臺(tái)的內(nèi)部缺陷。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3]和以往的教材[4]中并沒(méi)有給出凸臺(tái)或相同結(jié)構(gòu)的超聲波檢測(cè)方式，在相關(guān)文獻(xiàn)[2，5]等中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的檢測(cè)方式，因此，凸臺(tái)的檢測(cè)是一個(gè)難點(diǎn)，在檢測(cè)的過(guò)程中如果檢測(cè)方式設(shè)計(jì)不當(dāng)，就有可能漏檢，給后續(xù)的使用帶來(lái)很大的安全隱患。結(jié)合凸臺(tái)的制造過(guò)程及生產(chǎn)實(shí)踐中無(wú)損檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)的積累，本文設(shè)計(jì)了一種凸臺(tái)制造過(guò)程中的超聲波檢測(cè)方式，經(jīng)過(guò)在茂名重力石化機(jī)械制造有限公司（為敘述方便，以下簡(jiǎn)稱為重力公司）長(zhǎng)期的應(yīng)用，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性。

1 凸臺(tái)的制造過(guò)程及容易出現(xiàn)的缺陷

凸臺(tái)是在筒體內(nèi)側(cè)一層一層堆焊起來(lái)的，根據(jù)高度的不同，堆焊的層數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化，堆焊的材質(zhì)和母材的材質(zhì)是相同的，例如某加氫精制反應(yīng)器的母材材質(zhì)為12Cr2MoR，則焊材的材質(zhì)也是12Cr2MoR。堆焊成型的凸臺(tái)由于表面比較粗糙并不能直接檢測(cè)，而是要進(jìn)行機(jī)加工，使其表面粗糙度復(fù)合檢測(cè)要求。經(jīng)過(guò)機(jī)加工后的凸臺(tái)拐角處圓滑過(guò)渡，從而改善了該不連續(xù)部位的應(yīng)力分布，詳見(jiàn)圖1。

與凸臺(tái)相關(guān)的缺陷按部位可分為四種：

（1）表面缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣等；（2）凸臺(tái)內(nèi)的缺陷，一般為夾渣、氣孔和未熔合；（3）凸臺(tái)與母材的未結(jié)合；（4）凸臺(tái)下的再熱裂紋。

2 凸臺(tái)的超聲波檢測(cè)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

凸臺(tái)的檢測(cè)是超聲波檢測(cè)中的一個(gè)難點(diǎn)。超聲波檢測(cè)設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分：

第一，檢測(cè)面的選擇；

第二，探頭的選擇。

首先要確定檢測(cè)面，例如某加氫精制反應(yīng)器，E1焊縫的規(guī)格為Φ4600×150/60/107 mm，其中內(nèi)徑為4600mm，母材厚度為150 mm，凸臺(tái)高度為60 mm，寬度為107 mm，檢測(cè)面選擇如圖2所示。

該反應(yīng)器中E4焊縫的規(guī)格為Φ4600×150/60/37 mm，寬度為37 mm，其他條件不變，凸臺(tái)表面結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，斜探頭在其表面的掃查受到限制，聲束檢測(cè)不到凸臺(tái)拐角區(qū)域，為提高缺陷檢出率，檢測(cè)面就要發(fā)生變化，如（圖3）所示。

其次是探頭的選擇，斜探頭的選擇和焊縫的類似，主要考慮工件厚度和聲束的覆蓋范圍等條件，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和教材中已經(jīng)提出一般要求，直探頭的選擇不僅和凸臺(tái)的厚度有關(guān)，也和翼板的直徑有關(guān)，例如某加氫精制反應(yīng)器母材內(nèi)徑為4600 mm的E1焊縫用2.5P20探頭。某補(bǔ)充精制反應(yīng)器中的E2焊縫規(guī)格為Φ2213×δ120/60/ 37 mm，內(nèi)徑為2213 mm，曲率變大，2.5P20探頭表面和凸臺(tái)表面之間間距變大，耦合效果就會(huì)較差，漏檢的可能性非常大，因此要選擇直徑小一點(diǎn)的探頭，可以選擇2.5P14探頭。

3 結(jié)語(yǔ)

介紹了凸臺(tái)的制造過(guò)程及容易出現(xiàn)的缺陷，根據(jù)這些信息設(shè)計(jì)了超聲波檢測(cè)檢測(cè)面，進(jìn)而結(jié)合檢測(cè)面規(guī)格選擇合適的探頭。該設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)在重力公司的長(zhǎng)期實(shí)踐，收到了很好的效果，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：提高了工作效率，盲目的增多檢測(cè)面和探頭，會(huì)使得檢測(cè)勞動(dòng)量增加，降低工作效率；降低了漏檢概率，過(guò)少的檢測(cè)面和單一或不正確的探頭又會(huì)產(chǎn)生漏檢，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，合理的設(shè)計(jì)無(wú)論是在提高工作效率方面還是降低漏檢概率方面都是顯得十分必要。通過(guò)在生產(chǎn)實(shí)踐中的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)驗(yàn)證了本文提出的設(shè)計(jì)的有效性。

參考文獻(xiàn)

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第4篇：超聲波技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：超聲波 超聲波探傷 探傷儀的工作靈敏度 縱波 爬波 聲耦合劑 底波 缺陷波 RTV

中圖分類號(hào)：TM216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0247-02

瓷制絕緣子是電網(wǎng)設(shè)備的重要組成部件，由于其長(zhǎng)期運(yùn)行在強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)機(jī)械應(yīng)力、風(fēng)雷雨雪天氣、環(huán)境污染嚴(yán)重等惡劣條件下，以及瓷絕緣子本身在生產(chǎn)制造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)部缺陷，都使瓷質(zhì)部件存在著很大的斷裂風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已多次發(fā)生變電運(yùn)行或檢修工作人員由于絕緣子斷裂導(dǎo)致傷亡的事故，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行，也給電力職工的人身安全造成了嚴(yán)重威脅。為了防患未然，盡力避免發(fā)生此類事故，國(guó)家電網(wǎng)公司已專門成立了高壓支柱絕緣子事故調(diào)查小組，對(duì)近年的多起事故進(jìn)行調(diào)查分析并提出整改方案。華北電網(wǎng)有限公司制定了《高壓支柱絕緣子超聲波檢測(cè)導(dǎo)則》及超聲波探傷檢測(cè)人員培訓(xùn)方案，逐步將超聲波探傷技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)工作中。

超聲波探傷是目前應(yīng)用最廣泛的無(wú)損探傷方法之一。超聲波是一種機(jī)械波，機(jī)械振動(dòng)與波動(dòng)是超聲波探傷的物理基礎(chǔ)。而超聲波探傷中，主要涉及到幾何聲學(xué)和物理聲學(xué)中關(guān)于聲波的反射、折射、波形轉(zhuǎn)換、波的疊加、干涉、繞射、惠更斯原理等知識(shí)。如果能熟練的掌握相關(guān)知識(shí)，對(duì)于在實(shí)際工作中分析和解決各種問(wèn)題將是十分有益的。

1 基本概念解釋及檢測(cè)設(shè)備選擇要求

1.1 基本概念解釋

超聲波是一種機(jī)械波，機(jī)械振動(dòng)與波動(dòng)是超聲波探傷的物理基礎(chǔ)。超聲波探傷就是利用超聲波的指向性和傳播規(guī)律來(lái)檢查工件中存在的缺陷情況。此類探傷工作需要使用專用的檢測(cè)工具即探傷儀才能進(jìn)行，而探傷儀在一定條件下探測(cè)缺陷大小的能力被稱為探傷儀的工作靈敏度，它是決定探傷儀能否準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)設(shè)備缺陷的重要因素。

利用超聲波對(duì)瓷制絕緣子探傷最常用到的兩種方法就是小角度縱波檢測(cè)和爬波檢測(cè)。所謂縱波，是指介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的波。爬波是指表面下縱波，是當(dāng)?shù)谝唤橘|(zhì)之中的縱波入射角位于第一臨界角附近時(shí)在第二介質(zhì)中產(chǎn)生的表面下縱波。常用的小角度縱波檢測(cè)和爬波檢測(cè)都是利用了縱波的傳播特性來(lái)進(jìn)行工作。

為了把超聲波探傷儀的探頭發(fā)射的超聲波射入被測(cè)品，避免探頭和探傷接觸面之間造成空隙而需要施加一種介質(zhì)即聲耦合劑（如水、機(jī)油、纖維素合成物等）。在檢測(cè)過(guò)程中，探傷儀所裝備的顯示屏上會(huì)實(shí)時(shí)的顯示出各種信號(hào)，其中包含有由于工件底面引起的反射波（底波）信號(hào)和由于缺陷引起的反射波（缺陷波）信號(hào)等。由于目前許多瓷制絕緣子表面都涂有一種用來(lái)提高設(shè)備憎水性和電絕緣性的涂料（RTV），其對(duì)超聲波檢測(cè)有一定的影響，有時(shí)會(huì)由于噴涂時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題，會(huì)在探傷儀上顯示出一些干擾波信號(hào)。檢測(cè)人員必須能清楚地分辨各種波的信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)判斷是否存在缺陷。

1.2 超聲波探傷設(shè)備基本要求

對(duì)于用來(lái)進(jìn)行探傷工作的超聲波探傷儀，在《中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——超聲波探測(cè)瓷件內(nèi)部缺陷（JB/T 9674—1999）》中有明確的規(guī)定。

超聲波探傷儀應(yīng)滿足以下要求。

（1）儀器工作頻率應(yīng)包括1～5MHz。

（2）儀器標(biāo)稱探測(cè)深度應(yīng)不小于被試品的高度。

（3）具有總衰減量不小于50dB，衰減調(diào)節(jié)精度為±1dB以下的衰減器。

（4）當(dāng)探傷發(fā)射功率較大，且電源電壓在標(biāo)稱電壓±10%范圍內(nèi)變化時(shí)，水平線性下不應(yīng)有明顯的變化。

超聲波探傷儀所使用的探頭應(yīng)滿足下列要求。

（1）采用單直探頭，根據(jù)需要在-5MHz范圍內(nèi)選擇探頭頻率，推薦為1.25MHz或2.5MHz。探頭晶片直徑可根據(jù)需要選擇。

（2）探頭發(fā)射的超聲波主聲束在垂直方向偏向角應(yīng)不大于2°。

對(duì)試品的規(guī)定如下。

瓷件兩端面的平行度和主體軸線直線度應(yīng)符合GB 772的規(guī)定。探測(cè)面應(yīng)平滑，其粗糙度應(yīng)不大于10μm。

對(duì)耦合劑的規(guī)定如下。

應(yīng)采用良好的聲耦合劑，如水、機(jī)油等，且必須保持耦合劑的清潔。

在實(shí)際的工作中，我所在公司使用的廣東汕頭超聲電子股份有限公司生產(chǎn)的CTS-9008型陶瓷絕緣子超聲探傷儀。該設(shè)備是針對(duì)電力行業(yè)中高壓支柱瓷絕緣子及瓷套檢測(cè)的專用數(shù)字式超聲波探傷儀，設(shè)備要求符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，抗電磁干擾能力強(qiáng)，而且攜帶比較方便，對(duì)測(cè)試結(jié)果的顯示也很清楚明白。目前已經(jīng)大量裝備于唐山供電公司及其各分公司。

2 典型事故案例分析及絕緣子檢測(cè)相關(guān)規(guī)定

隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展，使用瓷支柱絕緣子數(shù)量逐年加大，高壓瓷支柱絕緣子斷裂引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生。據(jù)來(lái)自山東電網(wǎng)的不完全統(tǒng)計(jì)，自1999年來(lái)共發(fā)生220kV瓷支柱絕緣子折斷7起，3次全站停電，對(duì)電網(wǎng)的安全生產(chǎn)特別是人身安全構(gòu)成極大威脅。

2.1 典型事故情況

（1）2002年4月12日，萊蕪電廠220kVⅡ母線、泉萊線、萊山線春季停電清掃、預(yù)試，當(dāng)拉開(kāi)#3923-3刀閘（GW4/220），刀閘頭相距80cm時(shí)，開(kāi)關(guān)側(cè)B相支柱瓷絕緣子下節(jié)法蘭根部斷裂，上節(jié)掉落，相鄰的TA接線板在引線作用下斷開(kāi)，未造成停電和人員傷害。斷裂的支柱絕緣子為1981年普通強(qiáng)度瓷產(chǎn)品，斷面有黃芯，分析為產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。

（2）2004年3月13日，臨沂溫水站將220kV#1母線負(fù)荷并列倒至#2母線運(yùn)行，拉開(kāi)201-1刀閘，當(dāng)導(dǎo)電摺架下落至中間位置時(shí)，201-1刀閘B相支持支柱絕緣子斷裂，造成220kV#2母線A、B相相間短路，并將A相支柱瓷瓶拉斷，全站失壓進(jìn)而使溫云線單電源供電的220kV云蒙站全站停電。斷裂支柱絕緣子為1995年普通強(qiáng)度瓷產(chǎn)品，折斷部位在下節(jié)支柱的上法蘭根部，上、下節(jié)抗彎強(qiáng)度6kN，而實(shí)有2.5kN。分析為上、下節(jié)裝配不對(duì)，下節(jié)應(yīng)具備倒裝試驗(yàn)要求。

（3）2012年5月8日17：13，陜西電網(wǎng)330kV延安變進(jìn)行110kV母線倒閘操作過(guò)程中，110kV1116延馬1線II母?jìng)?cè)刀閘支柱瓷瓶斷裂，110kV母差保護(hù)動(dòng)作，兩條110kV母線跳閘，致使馬家灣、吳起、志丹、東郊4座110kV變電站失壓，損失負(fù)荷8.1萬(wàn)千瓦。

2.2 斷裂原因分析

2.2.1 生產(chǎn)管理和制造工藝存在缺陷

（1）用來(lái)制造瓷絕緣子的原材料的質(zhì)量是影響絕緣子質(zhì)量的基本因素。原材料必須具備化學(xué)、物理和礦源穩(wěn)定性。化學(xué)成分的不穩(wěn)定將影響瓷質(zhì)的均勻程度。例如：電瓷原料中SiO2含量過(guò)高，燒成時(shí)殘余石英顆粒將相應(yīng)增加，殘余石英顆粒與其周圍的玻璃間常存在微裂紋，這將縮短瓷質(zhì)的疲勞壽命。部分生產(chǎn)廠家由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力或采購(gòu)問(wèn)題，選購(gòu)原材料產(chǎn)地礦源不穩(wěn)定，管理不嚴(yán)，各原料間界面不清，影響配料的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致所生產(chǎn)的瓷制絕緣子存在嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。

（2）法蘭膠裝毛坯在滾花或刻槽工藝過(guò)程中存在內(nèi)應(yīng)力和微裂紋等隱患，絕緣子在運(yùn)行一段時(shí)間后，微裂紋不斷擴(kuò)大，容易發(fā)生低值破壞。我國(guó)在20世紀(jì)80年代末期建設(shè)的變電站中有許多發(fā)生斷裂的絕緣子其斷裂點(diǎn)就在滾花與主體交接處。

（3）瓷絕緣子在生產(chǎn)過(guò)程中的燒成溫度是影響其成品質(zhì)量的又一重要因素。燒成溫度一般在1250～1300℃間，<1250℃就出現(xiàn)生燒，>1300℃為過(guò)燒。傳統(tǒng)的燃煤倒焰窯和一些普通煤氣窯溫度控制與測(cè)量有較大偏差，同窯產(chǎn)品中有合格或生燒過(guò)燒。如果出廠檢驗(yàn)率較低，會(huì)導(dǎo)致部分不合格產(chǎn)品投入運(yùn)行中。

（4）在處理瓷支柱折斷事故時(shí)，常遇到斷面有黃芯。黃芯的產(chǎn)生是因?yàn)樵跓浦胁捎眠€原焰，當(dāng)還原氣氛不足或還原時(shí)間不夠時(shí)，支柱表面還原充分，F(xiàn)e2O3被還原成FeO，瓷質(zhì)呈正常的灰白色，而中心部分沒(méi)還原，仍以Fe2O3形式存在，呈黃色。黃芯與正常瓷質(zhì)膨脹系數(shù)相差很大，在運(yùn)行中遇到急溫?zé)崽鞖饣騽×艺饎?dòng)，極易導(dǎo)致絕緣子發(fā)生折斷。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，由于黃芯現(xiàn)象導(dǎo)致絕緣子斷裂的事故在山東電網(wǎng)中占80%以上。

（5）瓷件與水泥的熱膨脹系數(shù)不同，通常在瓷件膠裝表面涂抹一層瀝青緩沖層，以緩解熱脹冷縮時(shí)帶來(lái)的應(yīng)力。如果瀝青層很薄，在熱脹冷縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力導(dǎo)致瓷件在膠裝處斷裂。

（6）通常在瓷件與法蘭間會(huì)涂有一層防水密封膠。在冬季，如果瓷件膠裝處密封膠破損嚴(yán)重，產(chǎn)生在空隙，就會(huì)由于滲入的水分產(chǎn)生冰凍，冰凍應(yīng)力導(dǎo)致支柱折斷，在我國(guó)北方地區(qū)尤其嚴(yán)重。

（7）少數(shù)隔離開(kāi)關(guān)生產(chǎn)廠家在配件入廠、裝配環(huán)節(jié)存在管理漏洞。為降低成本，對(duì)入廠的絕緣子配件不做相關(guān)檢測(cè)，導(dǎo)致不合格配件裝到刀閘開(kāi)關(guān)上。此外，對(duì)于多節(jié)組合的支柱絕緣子，除最上節(jié)外，其余都要做正、倒裝試驗(yàn)，以保證兩端法蘭承受一定的彎曲負(fù)荷。

2.2.2 電力部門運(yùn)行、檢修管理不到位

（1）個(gè)別電力部門在選購(gòu)和設(shè)計(jì)支柱瓷絕緣子時(shí)，誤認(rèn)為該類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要精密的儀器進(jìn)行檢測(cè)，從而簡(jiǎn)化驗(yàn)收程序，降低驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)施工過(guò)程中裕度偏低，在惡劣天氣或異常受力情況下易造成瓷件斷裂。

（2）安裝調(diào)試不合理。在硬管母線安裝或站內(nèi)隔離開(kāi)關(guān)和其他設(shè)備連接時(shí)引線連接過(guò)緊，導(dǎo)致支柱絕緣子或隔離開(kāi)關(guān)的瓷制部分長(zhǎng)時(shí)間受機(jī)械應(yīng)力作用，強(qiáng)度不斷下降造成斷裂。

（3）檢修維護(hù)不當(dāng)。電網(wǎng)設(shè)備逐年增多，工作人員少，造成刀閘開(kāi)關(guān)超期檢修，出現(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)銹蝕、卡澀、別勁等現(xiàn)象，如操作不正確，極易導(dǎo)致支柱斷裂。據(jù)統(tǒng)計(jì)GW6型隔離開(kāi)關(guān)斷裂數(shù)量較多。

2.3 支柱瓷絕緣子檢測(cè)相關(guān)規(guī)定

為了加強(qiáng)高壓支柱瓷絕緣子的技術(shù)監(jiān)督工作，進(jìn)一步拓寬技術(shù)監(jiān)督工作的范疇，延伸技術(shù)監(jiān)督工作的內(nèi)涵，保證設(shè)備安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，國(guó)家電網(wǎng)公司在2005年3月制定并了《72.5kV及以上電壓等級(jí)支柱瓷絕緣子技術(shù)監(jiān)督規(guī)定》。該規(guī)定依據(jù)國(guó)家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范結(jié)合近年來(lái)國(guó)家電網(wǎng)公司在生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)制訂，明確了高壓支柱瓷絕緣子設(shè)備選型、訂貨、監(jiān)造、出廠驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)安裝、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收、運(yùn)行、檢修和技改的全過(guò)程技術(shù)監(jiān)督內(nèi)容。對(duì)設(shè)備的缺陷檢測(cè)、評(píng)估、分析、告警和整改的過(guò)程監(jiān)督工作提出了具體要求。并指出各網(wǎng)省電力公司可根據(jù)此規(guī)定，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際情況制定相應(yīng)的實(shí)施細(xì)則。

該規(guī)定在設(shè)備監(jiān)造方面明確指出，252kV及以上高壓支柱瓷絕緣子的訂貨數(shù)量在50只及以上的，要進(jìn)行入廠監(jiān)造；126kV（72.5kV）的高壓支柱瓷絕緣子訂貨量較大的，各單位根據(jù)具體情況進(jìn)行監(jiān)造。

在安裝、投產(chǎn)驗(yàn)收方面，規(guī)定中要求在高壓支柱瓷絕緣子運(yùn)抵安裝現(xiàn)場(chǎng)時(shí)要進(jìn)行外觀檢查和超聲波探傷，而且在安裝、調(diào)試結(jié)束后（投運(yùn)前）必須再次對(duì)高壓支柱瓷絕緣子進(jìn)行超聲波探傷。盡力保證在施工過(guò)程中造成的隱患被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并妥善處理。

對(duì)于運(yùn)行的變電站支柱瓷絕緣子的超聲波檢測(cè)周期，規(guī)定中要求有以下幾方面。

（1）新投運(yùn)設(shè)備一年后須進(jìn)行檢測(cè)。

（2）72.5kV及以上支柱瓷絕緣子自投運(yùn)之日起，三年為一個(gè)檢測(cè)周期，三個(gè)周期后檢測(cè)周期縮短為一年，檢測(cè)率和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題處理率都必須為100%。

（3）對(duì)運(yùn)行20年及以上的支柱瓷絕緣子。經(jīng)各電網(wǎng)公司有關(guān)部門鑒定后，可以退出運(yùn)行。

3 從事超聲波探傷人員的要求和實(shí)際工作應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1 對(duì)超聲波探傷人員的要求

在《華北電網(wǎng)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—— 高壓支柱瓷絕緣子超聲波檢測(cè)導(dǎo)則（討論稿）》及《中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—— 超聲波探測(cè)瓷件內(nèi)部缺陷（JB/T 9674—1999）》等文件中均指出：從事高壓支柱瓷絕緣子超聲波檢測(cè)及其他各類無(wú)損探傷工作的人員，必須具備國(guó)家有關(guān)主管部門頒發(fā)的無(wú)損檢測(cè)人員技術(shù)資格證。在電力行業(yè)，必須經(jīng)過(guò)電力行業(yè)無(wú)損檢測(cè)考委會(huì)培訓(xùn)考試合格后持證上崗。

這就表示，從事該項(xiàng)工作的人員必須認(rèn)真負(fù)責(zé)的完成檢測(cè)工作，并要對(duì)檢測(cè)過(guò)的設(shè)備建立相應(yīng)的設(shè)備資料數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2 在實(shí)際工作中應(yīng)注意的問(wèn)題

在實(shí)際的生產(chǎn)工作中，從事超聲波無(wú)損檢測(cè)的人員通常會(huì)遇到下列問(wèn)題。

（1）探傷工作中使用的探傷儀通常為便攜式設(shè)備，應(yīng)當(dāng)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行充電、校驗(yàn)、檢修及其他日常維護(hù)工作，確保設(shè)備能隨時(shí)投入生產(chǎn)工作中。

（2）要注意對(duì)日常探傷工作中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和分析結(jié)果進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)上的積累，不斷地學(xué)習(xí)增長(zhǎng)專業(yè)知識(shí)，這將能更好的幫助我們完成此類工作。

（3）從事探傷工作尤其要注意自身的安全防護(hù)。由于變電站內(nèi)大多數(shù)支柱瓷絕緣子或隔離開(kāi)關(guān)的安裝位置均在2～3m，甚至高達(dá)10m左右。為此，探傷人員應(yīng)能熟練使用安全防護(hù)用具，經(jīng)過(guò)必要的高空作業(yè)培訓(xùn)，必要時(shí)應(yīng)申請(qǐng)使用輔助機(jī)械設(shè)備協(xié)助完成高空探傷作業(yè)。

（4）對(duì)通過(guò)無(wú)損檢測(cè)的設(shè)備除進(jìn)行必要的記錄外，還應(yīng)及時(shí)將可能誘發(fā)危險(xiǎn)的問(wèn)題（如：連接引線過(guò)緊、防水密封膠脫落嚴(yán)重等）上報(bào)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)出預(yù)警，做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，這才能確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

由于高壓瓷制絕緣子超聲波檢測(cè)技術(shù)在華北電網(wǎng)范圍的實(shí)際推廣應(yīng)用還處于初期，組織相關(guān)人員學(xué)習(xí)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)不多，而且參加并通過(guò)相關(guān)培訓(xùn)考核獲得相應(yīng)檢測(cè)資格的工作人員還很少，對(duì)檢測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)的各種問(wèn)題的分析也比較淺薄，可供互相參考學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)不多。而且本人也剛剛?cè)〉孟嚓P(guān)檢測(cè)資格并在從事檢測(cè)工作時(shí)間尚短，經(jīng)驗(yàn)不足，文中涉及內(nèi)容如有錯(cuò)誤或不足之處，請(qǐng)大家多提寶貴意見(jiàn)，非常感謝！

參考文獻(xiàn)

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[3] 全國(guó)鍋爐壓力容器無(wú)損檢測(cè)人員資格考核委員會(huì)組織.超聲波探傷（試用本）.

第5篇：超聲波技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：超聲波技術(shù)；變電站；設(shè)備巡視；局部放電；在線檢測(cè)技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM595 文章編號(hào)：1009-2374（2016）17-0122-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.17.059

變電站運(yùn)維人員每月最主要的工作就是定期設(shè)備巡視，檢查設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時(shí)進(jìn)行故障判別，保障設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行，通常采用目測(cè)、手摸、耳聽(tīng)的方法來(lái)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行情況判別，而目測(cè)是最直接最便捷的方法，但目測(cè)的方法有著很大的局限性，很難準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備存在的發(fā)展性缺陷，尤其是那些在運(yùn)行中極易發(fā)熱的設(shè)備缺陷，只有當(dāng)設(shè)備發(fā)熱到一定程度時(shí)（此時(shí)運(yùn)行設(shè)備已有不同程度的損壞）才能夠發(fā)現(xiàn)，使得設(shè)備缺陷未能在萌芽狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)而延誤了處理；還有就是隨著系統(tǒng)容量的增大、電網(wǎng)負(fù)荷的增加和設(shè)備的逐步老化，致使運(yùn)行設(shè)備異常發(fā)熱的缺陷不斷增多，如用示溫臘片進(jìn)行設(shè)備的發(fā)熱缺陷檢測(cè)，有時(shí)卻無(wú)法發(fā)現(xiàn)業(yè)已存在的故障，會(huì)誤判為設(shè)備出線接頭發(fā)熱導(dǎo)致的，而延誤了那些開(kāi)關(guān)本體內(nèi)故障的及時(shí)處理。因此，利用超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行設(shè)備巡視，既能解決目測(cè)方法的局限性，又能大大提高運(yùn)維人員判別設(shè)備缺陷的能力，特別是對(duì)迎峰度夏和重大節(jié)假日期間設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行起到舉足輕重的作用。下面就結(jié)合目前運(yùn)維站利用超聲波帶電檢測(cè)技術(shù)在提高運(yùn)維人員設(shè)備巡視效果的應(yīng)用上做一些介紹。

1 超聲波檢測(cè)的原理

超聲波檢測(cè)法的原理是電力設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生局部放電信號(hào)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生沖擊的振動(dòng)及聲音，通過(guò)在設(shè)備腔體外壁上安裝超聲波傳感器來(lái)測(cè)量局部放電信號(hào)，從而判斷內(nèi)部是否存在局部放電信號(hào)。由于聲波的傳播不受金屬屏蔽的影響，所以檢測(cè)到的數(shù)值比較大。

局部放電暫態(tài)地電壓檢測(cè)法的原理是當(dāng)高壓電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時(shí)，放電電量先聚集在與放電點(diǎn)相鄰的接地金屬部分，形成電流脈沖并向各個(gè)方向傳播。當(dāng)內(nèi)部放電時(shí)，放電電量聚集在接地屏蔽的內(nèi)表面，因此外部檢測(cè)在屏蔽層處連續(xù)狀態(tài)時(shí)是無(wú)法檢測(cè)到放電信號(hào)的。往往屏蔽層在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位出現(xiàn)破損的情況下才會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的狀態(tài)，此時(shí)高頻信號(hào)便會(huì)傳輸?shù)皆O(shè)備外層，放電產(chǎn)生的電磁波將會(huì)通過(guò)設(shè)備金屬箱體的接縫或氣體絕緣開(kāi)關(guān)襯墊傳播出去，而產(chǎn)生暫態(tài)對(duì)地電壓，再通過(guò)設(shè)備的金屬箱體外表面?zhèn)鞯降叵氯ァ＠脵z測(cè)傳到設(shè)備外殼上的脈沖信號(hào)來(lái)判斷設(shè)備內(nèi)部是否存在局部放電，但由于開(kāi)關(guān)柜整體屏蔽效果比較好，所以檢測(cè)到的信號(hào)比較微弱。

2 檢測(cè)分析方法

2.1 帶電檢測(cè)

2013年4月12日，阿勒泰供電公司運(yùn)維人員在對(duì)110kV鹽堿變電站10kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行帶電檢測(cè)例行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)用Ultraprobe 9000超聲波局放檢測(cè)儀檢測(cè)出10kV選礦二線1017斷路器開(kāi)關(guān)柜后上柜存在異常超聲波信號(hào)，測(cè)試結(jié)果如表1所示：

從以上測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，1017斷路器后上柜存在較大幅值的異常超聲波信號(hào)，其他開(kāi)關(guān)柜的超聲檢測(cè)信號(hào)均在合格范圍內(nèi)。隨即用Ultra TEV plus+進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

從表2中可以看出，1017開(kāi)關(guān)柜后上柜與金屬的相對(duì)差值為6dB，不是很大，在合格范圍內(nèi)。

局部放電暫態(tài)地電壓檢測(cè)法是一種最新型的開(kāi)關(guān)局部放電檢測(cè)方法，實(shí)際工作中該方法靈敏度高、操作方便，從而在開(kāi)關(guān)柜的絕緣狀態(tài)檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元件對(duì)地絕緣出現(xiàn)局部放電時(shí)，將會(huì)有少許放電能量以電磁波的形式轉(zhuǎn)移到柜體的金屬鎧裝上，此時(shí)便會(huì)產(chǎn)生持續(xù)大約幾十納秒的暫態(tài)脈沖電壓，在柜體表面通過(guò)傳輸線進(jìn)行傳播，當(dāng)容性傳感器探頭檢測(cè)到柜體表面的暫態(tài)脈沖電壓時(shí)，便可發(fā)現(xiàn)和判定開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的局部放電缺陷。

超聲波檢測(cè)法是通過(guò)超聲波傳感器來(lái)檢測(cè)設(shè)備放電時(shí)產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，超聲波頻帶在20kHz以上時(shí)，就會(huì)不受外部噪聲的干擾。實(shí)際上，用超聲波檢測(cè)時(shí)，探頭是置于設(shè)備外部的，此時(shí)放電信號(hào)在絕緣介質(zhì)的作用下衰減嚴(yán)重，也失去了應(yīng)有的靈敏度，如進(jìn)行定量分析將會(huì)存在較大的困難，但應(yīng)用于局部放電初測(cè)及比較嚴(yán)重的空氣中的放電效果較為明顯。而超聲波檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)在于能檢測(cè)到地電壓甚至超高頻等手段無(wú)法發(fā)現(xiàn)的缺陷，特別是對(duì)某一發(fā)展階段反應(yīng)為振動(dòng)信號(hào)的缺陷。

加之上述超聲波檢測(cè)又是在開(kāi)關(guān)柜中上部母排的位置，通過(guò)局部放電暫態(tài)地電壓檢測(cè)法原理和超聲波檢測(cè)法原理，判斷可能存在母排螺絲松動(dòng)而引起的局部放電缺陷。

2.2 復(fù)測(cè)

2013年5月13日，我們又對(duì)110kV鹽堿變電站1017斷路器開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行了復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

從表中可以看出，超聲波異常信號(hào)仍然存在，從而更加確定存在局部放電現(xiàn)象。

2.3 隱患排查

2.3.1 根據(jù)兩次檢測(cè)結(jié)果判斷1017開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部可能存在局部放電現(xiàn)象，立即將1017開(kāi)關(guān)柜列入月度檢修計(jì)劃進(jìn)行停電消缺。在公司統(tǒng)一部署、安排下，于2013年8月14日對(duì)110kV鹽堿變電站10kV母線停電，將1017開(kāi)關(guān)柜后柜門打開(kāi)進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)B相母排有輕微的晃動(dòng)，并且B相母排與支持絕緣子連接處存在明顯放電痕跡（如圖1）。

因此初步判定放電原因?yàn)楣潭ㄤX排螺絲松動(dòng)引起的懸浮放電（如圖2）。

隨后，檢修人員對(duì)B相母排氧化的部分進(jìn)行打磨處理，對(duì)氧化的螺絲進(jìn)行更換并緊固（如圖3），重新恢復(fù)送電。

2.3.2 處理后恢復(fù)送電，對(duì)1017開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行了重新測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表5和表6。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，在經(jīng)過(guò)處理后，超聲波異常信號(hào)消失，TEV檢測(cè)信號(hào)也較之前降低了很多，說(shuō)明之前通過(guò)超聲波檢測(cè)的分析和判斷是準(zhǔn)確的。即B相母線排固定螺絲松動(dòng)，造成螺絲對(duì)母排懸浮放電。

3 注意事項(xiàng)

第一，事實(shí)上，10kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部不同的缺陷會(huì)形成不同的局部放電現(xiàn)象，對(duì)于內(nèi)部放電和表面放電而言，目前主要采用的非介入方式。帶電檢測(cè)的方法主要有超聲波檢測(cè)和暫態(tài)地電壓（TEV）兩種檢測(cè)方式，在一些設(shè)備發(fā)生放電的情況下，我們可以同時(shí)偵測(cè)到超聲波信號(hào)和TEV信號(hào)，但針對(duì)另一些放電情況，因內(nèi)部放電振動(dòng)幅值非常小，通常只能檢測(cè)到兩種信號(hào)中的一種，因此實(shí)際操作中，應(yīng)該以超聲波、暫態(tài)地電壓檢測(cè)方式相互補(bǔ)充，才能夠有效地檢測(cè)到全部的局部放電現(xiàn)象。

第二，測(cè)試過(guò)程中需要注意排除噪聲干擾，手機(jī)等電子設(shè)備要遠(yuǎn)離儀器和被檢測(cè)設(shè)備。檢測(cè)之前，應(yīng)加強(qiáng)背景檢測(cè)，背景測(cè)量位置應(yīng)盡量選擇被測(cè)設(shè)備附近金屬構(gòu)架。檢測(cè)過(guò)程中，一定要避免敲打被測(cè)設(shè)備，以防止外界振動(dòng)信號(hào)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響。

第三，超聲波測(cè)試容易受到現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境的影響，特別是當(dāng)設(shè)備本身產(chǎn)生不同程度的機(jī)械振動(dòng)時(shí)，超聲檢測(cè)便會(huì)產(chǎn)生非常大的誤差，加之超聲傳感器的檢測(cè)有效范圍較小、靈敏度低，不大適用于大型的電氣設(shè)備。

第四，近年來(lái)超聲波檢測(cè)法的靈敏度有較大的提高，但其在電氣設(shè)備內(nèi)部的傳播效應(yīng)性較為復(fù)雜，特別容易在一些情況下出現(xiàn)超聲定位失敗現(xiàn)象，目前無(wú)法利用超聲波信號(hào)對(duì)局部放電進(jìn)行模式識(shí)別和定量判斷，主要作為一種輔助測(cè)量方法加以應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

超聲波法非常適用于局部放電故障診斷，它能使局部放電檢測(cè)技術(shù)向多元化方向發(fā)展。超聲測(cè)試與局部放電相結(jié)合的測(cè)量方法能準(zhǔn)確判斷并找出設(shè)備內(nèi)部的局部放電故障點(diǎn)，具有操作方便、故障定位精準(zhǔn)、讀取數(shù)據(jù)直觀等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，采用多種相互補(bǔ)充的測(cè)試方法，能迅速、有效地檢測(cè)到設(shè)備局部放電缺陷，該有效實(shí)用的檢測(cè)技術(shù)對(duì)提高電網(wǎng)供電可靠率具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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第6篇：超聲波技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】便攜式 超聲波 注水流量計(jì) 在線校正 分析

在進(jìn)行油田注水的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注水量不僅僅能夠反映出地層的能力，同時(shí)也是能夠反映出注水設(shè)備的生產(chǎn)能力，也是注水水平的一個(gè)重要體現(xiàn)。所以注水量精度的計(jì)量便顯得較為重要。在實(shí)際進(jìn)行注水的過(guò)程中，受到注水的水質(zhì)以及其他方面的因素影響，是需要定期對(duì)其注水流量計(jì)進(jìn)行有效校驗(yàn)，使其更好去保障計(jì)量的準(zhǔn)確性。為了能夠保證注水生產(chǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，必須要定期對(duì)其壓力變送器以及流量計(jì)做好鑒定校正工作。

1 超聲波流量計(jì)的原理分析

聲波主要是在流體之中進(jìn)行傳播，順流的方向聲波傳播速度將會(huì)不斷提高，逆流方向的傳播速度也會(huì)減少，同一個(gè)傳播距離將會(huì)存在著不同的傳播時(shí)間，因此可以利用傳播速度之間的差以及被測(cè)流體之間的關(guān)系從而求取流速，便稱之為傳播時(shí)間方法。主要是在流體之中發(fā)射一定程度的頻率超聲波，然而傳播距離相同時(shí)，順流以及逆流之間是存在著一定的相位差，這個(gè)差值主要是和流體速度成正比例關(guān)系，如果管徑相同時(shí)，那么通過(guò)相位差則可以求出流量。

對(duì)于超聲波的流量計(jì)而言，是具有著不擾亂流體流場(chǎng)以及無(wú)腐蝕等方面特點(diǎn)，同時(shí)超聲波流量計(jì)主要是為非接觸式的流量測(cè)試儀表，在進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中傳感器原件并不接觸流，采用夾裝式的超聲流量計(jì)便能夠?qū)崿F(xiàn)不停流在管道的上安裝，僅僅只是在管道的外部進(jìn)行安裝換能器便可以。

2 在線校正的技術(shù)分析

2.1 超聲波在線校驗(yàn)主機(jī)的優(yōu)選分析

通過(guò)相應(yīng)的分析可以得出，現(xiàn)如今較為常用的超聲波流量計(jì)普遍是存在著一定程度的問(wèn)題，首先便是為測(cè)試反應(yīng)并不夠靈敏，其次則是為在復(fù)雜狀況下測(cè)試不出來(lái)，最后是測(cè)試的重復(fù)性并不是很好，應(yīng)用的效果也是不理想。因此通過(guò)選擇德國(guó)弗萊克森超聲波流量計(jì)作為其主機(jī)，并且對(duì)其進(jìn)行漢化的處理，這種儀器累計(jì)流量計(jì)以及瞬時(shí)流量計(jì)量所存在著的誤差比較小，同時(shí)其精度能夠百分之零點(diǎn)二五，此外為了能夠保證測(cè)試的方便，主要是將壁厚測(cè)試集成到超聲波的在線校驗(yàn)主機(jī)上面。

2.2 配套的標(biāo)準(zhǔn)罐研究制作分析

針對(duì)于流量比較小的流量計(jì)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行校驗(yàn)的過(guò)程中需要進(jìn)行累計(jì)流量的修正，因此為了能夠有效的避免放空水比較多，研究制作出了八十升的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量罐，計(jì)量的精度主要是為百分之零點(diǎn)二五，為了能夠更好的適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)管線的放流閥出口比較低的實(shí)際情況，主要的設(shè)計(jì)是采用了下入罐的方式，也是配渥畔嚶Φ幕渙髕鰲

2.3 測(cè)試方式的優(yōu)選分析

主要是根據(jù)夾裝的方式存在著不同，則是可以分為三種不同的方法：第一是充分利用現(xiàn)有的管線裝夾和標(biāo)準(zhǔn)罐法去進(jìn)行直接的標(biāo)定。第二種則是通過(guò)利用現(xiàn)有的管線裝夾以及標(biāo)準(zhǔn)罐的方法進(jìn)行標(biāo)定。第三種則是加裝不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)測(cè)流段去進(jìn)行夾裝超聲流量計(jì)來(lái)相應(yīng)的標(biāo)定，因此可以根據(jù)實(shí)際的情況從而選擇相應(yīng)的方法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

然而在實(shí)際進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，主要是根據(jù)超聲波的反射次數(shù)多少，從而將其測(cè)試的方法可以分為一次、二次以及三次和四次聲程的測(cè)試，然而在室內(nèi)可以采取四種不同的聲程來(lái)做好對(duì)比的測(cè)試的工作，其結(jié)果相差并不是很大，因此考慮到了超聲波信號(hào)所存在著的強(qiáng)弱等方面的原因，從而可以選擇不同的測(cè)試來(lái)做好試驗(yàn)的工作。

3 測(cè)試的分析

為了能夠更好的去驗(yàn)證超聲波流量計(jì)的準(zhǔn)確性，主要是可以采取在流量計(jì)校驗(yàn)裝置上進(jìn)行同步的對(duì)比測(cè)試，與此同時(shí)也可以選擇不同區(qū)域以及剛剛經(jīng)過(guò)利用常規(guī)流量計(jì)的校驗(yàn)裝置進(jìn)行相應(yīng)對(duì)比試驗(yàn)。

3.1 流量計(jì)的校驗(yàn)裝置上的對(duì)比試驗(yàn)分析

主要是可以采取超聲波的在線校驗(yàn)儀器從而和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的流量校驗(yàn)裝置來(lái)對(duì)其進(jìn)行對(duì)比的測(cè)試，其流量計(jì)的校驗(yàn)裝置主要是為沈陽(yáng)興大通儀器儀表公司所生產(chǎn)出來(lái)的DTLL-2010A型號(hào)的標(biāo)定裝置，針對(duì)于這種裝置而言，通常情況下主要是為四種不同的管徑通道，可以通過(guò)其調(diào)節(jié)流量的大小，采取二次聲程在4種不同流道上進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試試驗(yàn)，然而不同的管徑測(cè)量的平均誤差主要是在百分之零點(diǎn)一到百分之一點(diǎn)一之間。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)的注水閥組流量測(cè)試的分析

主要運(yùn)用超聲波流量計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)水罐計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，某工程現(xiàn)場(chǎng)主要是對(duì)其83口井212井次，其存在著的平均誤差主要是在百分之三以內(nèi)，因此在進(jìn)行普測(cè)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行了不同流量的范圍以及不同的測(cè)試時(shí)間和不同的測(cè)試位置等方面的情況進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比測(cè)試分析，通過(guò)進(jìn)行分析之后可以得出，研究制作的超聲波在線校驗(yàn)的裝置在每天五立方米以上的流量都是較為適合的，并且測(cè)試的過(guò)程中不會(huì)時(shí)間以及閥前和閥后等測(cè)試的位置影響，其存在著的測(cè)試誤差夠控制在百分之四之內(nèi)，因此必須要對(duì)其給予高度的重視。

4 總結(jié)

通過(guò)上述內(nèi)容進(jìn)行分析研究之后可以得出，首先是超聲波流計(jì)對(duì)于油田注水的在線流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校正是完全可行的，此外計(jì)算的裝置精度需要能夠滿足生產(chǎn)管理的需求。其次超聲波在線校驗(yàn)技術(shù)能夠更好的在注水正常的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)于流量計(jì)的標(biāo)定校驗(yàn)，進(jìn)而更好的去改變了流量計(jì)的拆卸校驗(yàn)方式，同時(shí)也對(duì)其流量計(jì)的校驗(yàn)程序進(jìn)行了簡(jiǎn)化，對(duì)其準(zhǔn)確性進(jìn)行提高。最后則是超聲波的在線校驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性比較高，在對(duì)測(cè)試位置以及測(cè)試的時(shí)間進(jìn)行消除的過(guò)程中將會(huì)對(duì)校驗(yàn)的結(jié)果帶來(lái)影響，從而提高檢測(cè)精度。

參考文獻(xiàn)

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第7篇：超聲波技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：超聲波CT技術(shù)；橋梁工程；鉆孔灌注樁；檢測(cè)

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁工程項(xiàng)目日益增多，鉆孔灌注樁是橋梁工程中常見(jiàn)的基礎(chǔ)形式，對(duì)施工質(zhì)量提出了較高的要求。對(duì)橋梁工程鉆孔灌注樁進(jìn)行檢測(cè)，確保施工質(zhì)量具有重要意義，應(yīng)用科學(xué)的樁基檢測(cè)技術(shù)可有效提高檢測(cè)工作的質(zhì)量，進(jìn)而為樁基工程整體質(zhì)量及安全提供更好地保障。超聲波CT技術(shù)是一種有效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于橋梁工程鉆孔灌注樁的質(zhì)量檢測(cè)能發(fā)揮重要作用，下面對(duì)其進(jìn)行具體論述。

1樁基超聲波CT檢測(cè)技術(shù)概述

超聲波CT檢測(cè)技術(shù)為一種以X-rayCT理論作為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的檢測(cè)方法。該種方法通過(guò)利用基樁超聲波斜測(cè)法對(duì)樁體進(jìn)行掃描，然后對(duì)掃描所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得出三維CT成像圖。應(yīng)用該種方法能夠?qū)鶚兜娜毕輩^(qū)域、缺陷程度進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，可有效彌補(bǔ)平行透射法在應(yīng)用過(guò)程中存在的缺陷。

2樁基超聲波CT檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1采集系統(tǒng)

傳統(tǒng)樁基檢測(cè)中所應(yīng)用的采集系統(tǒng)主要應(yīng)用到一發(fā)一收及人工定位兩種方法。該種方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中無(wú)法滿足具有較大數(shù)據(jù)采集量的CT系統(tǒng)。CT智能采集系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)采集系統(tǒng)存在的不足進(jìn)行了改進(jìn)，換能器實(shí)現(xiàn)了一發(fā)多收及測(cè)線定位實(shí)現(xiàn)了電子計(jì)數(shù)定位。通過(guò)將多個(gè)一發(fā)多收的壓電環(huán)進(jìn)行串在一起并聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，提高數(shù)據(jù)采集工作效率。電子定位通過(guò)換能器將電纜帶動(dòng)滑輪引出，憑借電機(jī)對(duì)滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)進(jìn)行記錄，然后通過(guò)換算求出換能器具體移動(dòng)距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字定位。

2.2自判系統(tǒng)

在被測(cè)介質(zhì)中，聲波傳播一定聲程需要的時(shí)間為聲時(shí)。系統(tǒng)自判所應(yīng)用到的數(shù)學(xué)方法主要為極值、方差。該兩種方法在應(yīng)用過(guò)程中的原理均較為簡(jiǎn)單，計(jì)算也較為便捷，但是較易受多種因素影響，進(jìn)而降低了其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。超聲波CT檢測(cè)儀在應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其對(duì)處理精度有較高的要求。本次研究主要以滑動(dòng)平均作為基礎(chǔ)的多波形綜合分析專家判讀系統(tǒng)。該種系統(tǒng)的原理表現(xiàn)如下：將采集到的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波形；然后將存在一定連續(xù)性的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行平均化，當(dāng)有突變出現(xiàn)時(shí)，便可判定為聲波到達(dá)此點(diǎn)采集到聲時(shí)。進(jìn)行平均化主要起到濾波的效果，使其能夠更加適合應(yīng)用于大規(guī)模運(yùn)算，同時(shí)還可更好地滿足單片機(jī)運(yùn)算特點(diǎn)，使處理工作效率和精度均得到大大地提升。

2.3CT成像系統(tǒng)

CT成像系統(tǒng)為樁基超聲波CT檢測(cè)系統(tǒng)中的最重要組成部分，其功能主要表現(xiàn)為將得到的走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行正演、反演分別得到路徑和波速，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎S速度分布。通常情況下，正演會(huì)應(yīng)用到打靶法。該種方法運(yùn)算快捷且路徑具有較高的準(zhǔn)確性。反演通常會(huì)應(yīng)用到模擬退火算法。模擬退火法在應(yīng)用過(guò)程中要求應(yīng)用一個(gè)能量函數(shù)對(duì)試算模型實(shí)施反復(fù)驗(yàn)證，進(jìn)而得出一個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)論。

3應(yīng)用實(shí)例

本文采用RSM-SY8型基樁超聲波CT成像測(cè)試儀，對(duì)某橋梁工程的A12#鉆孔灌注樁進(jìn)行了超聲波CT檢測(cè)。該樁為人工挖孔樁，樁徑1400mm，樁長(zhǎng)17.30m。在混凝土灌注完成后，樁頂存在滲水現(xiàn)象。為對(duì)該樁的質(zhì)量進(jìn)行全面的檢測(cè)，對(duì)該樁進(jìn)行了三維CT成像掃描，經(jīng)過(guò)相關(guān)處理之后所得到的圖像見(jiàn)圖1通過(guò)對(duì)圖1進(jìn)行觀察可知，圖像在視覺(jué)上具有較高的清晰度，可清晰觀察到在12.5～13.5m存在一個(gè)低速區(qū)域，形態(tài)及范圍清晰可見(jiàn)，進(jìn)而判斷該區(qū)域出混凝土質(zhì)量較差，存在嚴(yán)重缺陷。為了驗(yàn)證CT檢測(cè)的結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)該樁進(jìn)行了鉆芯法驗(yàn)證檢測(cè)，鉆芯法檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2。鉆芯檢測(cè)結(jié)果顯示，在樁身12.5～13.5m處存在純砂漿區(qū)域，未見(jiàn)粗骨料分布，混凝土質(zhì)量相對(duì)較差，與CT檢測(cè)結(jié)果符合。由此可見(jiàn)，應(yīng)用超聲成像技術(shù)可更好地反映樁體內(nèi)部存在缺陷情況，并可對(duì)缺陷范圍大小、嚴(yán)重程度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的判斷。

4結(jié)語(yǔ)

隨著超聲檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備的不斷提高，超聲成像技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用過(guò)程中均發(fā)揮著重要作用。將樁基超聲波CT檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于工程樁檢測(cè)質(zhì)量檢測(cè)上，可更加清晰、直觀地對(duì)樁體內(nèi)的情況進(jìn)行反映，進(jìn)而提高樁體缺陷范圍大小、具置等判斷的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，使得工程施工過(guò)程中存在的問(wèn)題可得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并得到有效解決，為工程整體質(zhì)量和安全提供更好地保障。但超聲CT檢測(cè)技術(shù)在橋梁工程鉆孔灌注樁檢測(cè)中的應(yīng)用還存在設(shè)備成本較高、技術(shù)難度大等問(wèn)題，應(yīng)用相對(duì)來(lái)比較少，因此還需不斷加強(qiáng)對(duì)樁基超聲波CT檢測(cè)技術(shù)的深入研究。

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第8篇：超聲波技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】 無(wú)損檢測(cè) 超聲波 儀器 因素

1 鍋爐壓力容器超聲波探傷檢測(cè)

作為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的重要手段之一，超聲波檢測(cè)技術(shù)是發(fā)展最快，應(yīng)用也最廣泛的領(lǐng)域。超聲波信號(hào)具有高頻特性，頻率在2-25khz之間。從理論上來(lái)說(shuō)，在無(wú)限大、均勻介質(zhì)中超聲波的傳播途徑是直線，反之，若是非均勻的介質(zhì)（也包括從一種到另一種介質(zhì)中），聲阻抗的改變會(huì)使超聲波在不同聲阻抗的界面上產(chǎn)生折射、投射和反射的光學(xué)物理現(xiàn)象。圖是超聲波檢測(cè)儀器的工作原理圖。對(duì)于超聲波儀器來(lái)說(shuō)，這些變化會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?hào)，指示受監(jiān)測(cè)的器具時(shí)都存在缺陷。超聲波檢測(cè)技術(shù)可以用來(lái)評(píng)價(jià)器具固體材料的微觀組織，以及通過(guò)檢測(cè)相關(guān)力學(xué)性能探究其微觀和宏觀不連續(xù)性。在超聲波檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的早期，對(duì)于大部分檢測(cè)設(shè)備來(lái)說(shuō)只含有A掃描形式。掃描形式的單一導(dǎo)致應(yīng)用的范圍也很狹窄，僅用于模擬量信號(hào)的分析，這種信號(hào)輸出需要富有經(jīng)驗(yàn)的檢測(cè)和分析人員，來(lái)進(jìn)行人工分析才能得出正確的結(jié)論。本文所探討的對(duì)象是鍋爐壓力容器，即鍋爐與壓力容器，由于生產(chǎn)技術(shù)的限制，在這些特種設(shè)備的制造過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生不同程度的缺陷。經(jīng)斷裂力學(xué)研究資料證明，在特種設(shè)備的諸多缺陷中，危險(xiǎn)系數(shù)最大是帶有尖銳邊緣的平面裂紋性質(zhì)的缺陷。在工業(yè)

生產(chǎn)中焊接技術(shù)是經(jīng)常用到的一種施工手段，毫不夸張地說(shuō)，含有金屬材料的工件大都離不開(kāi)焊接。焊接的質(zhì)量亦可以通過(guò)無(wú)損的超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，避免將焊道切割進(jìn)行物理性的壓彎、拉伸等檢測(cè)。為超聲波檢測(cè)儀檢測(cè)焊接缺陷的原理。在我國(guó)現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定對(duì)于工件中重要的焊道要全部進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，確保產(chǎn)品的質(zhì)量安全。在超聲波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)對(duì)工件進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷時(shí)，可能會(huì)由于探測(cè)角度的問(wèn)題，檢測(cè)儀對(duì)于工件存在的某些缺陷（如裂紋、未熔合等），區(qū)分度不是太準(zhǔn)確。對(duì)于一些工業(yè)使用的器具，如本文所探討的鍋爐壓力容器，很有可能是由于一些小的缺陷而導(dǎo)致慘痛的災(zāi)難事件，在帶來(lái)嚴(yán)重生產(chǎn)損失的同時(shí)也對(duì)人員的安全造成隱患[1]。正因?yàn)槿绱?，我們有必要?duì)A型掃描回波波形進(jìn)行研究分析，區(qū)分非缺陷波等結(jié)構(gòu)型回波，通過(guò)模式識(shí)別等方法來(lái)提高超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)工件缺陷的準(zhǔn)確識(shí)別。

2 影響缺陷定位定量的因素分析

2.1 影響缺陷定位的主要因素

2.1.1 儀器的影響

在超聲波檢測(cè)中，儀器要保持水平線性。在檢測(cè)鍋爐壓力容器，由于管道和鍋爐表面的自然曲度，可能會(huì)造成儀器水平線性不佳，從而導(dǎo)致缺陷定位誤差大。這種誤差是固定存在的，在不能避免時(shí)我們只能借助不同角度的多次檢測(cè)來(lái)減少誤差。儀器水平刻度精度也是影響缺陷定位的因素。調(diào)節(jié)超聲波檢測(cè)儀器示波屏上水平刻度值可以對(duì)儀器的基線比例進(jìn)行調(diào)整。

2.1.2 探頭的影響

超聲波檢測(cè)儀器探頭發(fā)出的實(shí)際聲束軸線，若與探頭幾何中心軸線存在較大的偏離時(shí)，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確。有些廠家使用的超聲波檢測(cè)儀器維護(hù)不足，長(zhǎng)時(shí)間使用后儀器的探頭性能下降，有時(shí)甚至?xí)@示探頭雙峰的現(xiàn)象。兩個(gè)主聲束均指示缺陷存在時(shí)，而不能準(zhǔn)確定位是哪個(gè)主聲束檢測(cè)到的，從而也無(wú)法對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確定位[2]。探頭長(zhǎng)期使用必將引起磨損，對(duì)于探頭部位來(lái)說(shuō)最常見(jiàn)的就是斜楔。若斜楔的前面磨損較大，相對(duì)于完整探頭的檢測(cè)結(jié)果來(lái)說(shuō)，探頭檢測(cè)到的折射角會(huì)增大，探頭K值增大，同樣若是后面磨損較大，情況正好相反。半擴(kuò)散角越小，探頭的指向性越好，從而超聲波檢測(cè)儀器的缺陷定位誤差小定位準(zhǔn)確度高。

2.2 影響缺陷定量的主要因素

2.2.1 儀器性能

超聲波檢測(cè)儀器在進(jìn)行無(wú)損探傷時(shí)，儀器的性能是影響探測(cè)結(jié)果最重要的因素。如古語(yǔ)所言，工欲善其事必先利其器。生產(chǎn)企業(yè)在選擇檢測(cè)儀器時(shí)，一定要廣泛調(diào)研，購(gòu)入質(zhì)量合格、經(jīng)久耐用的儀器。探頭是整個(gè)儀器中最容易磨損的部位，檢測(cè)儀器還要做好平常的維護(hù)，保證檢測(cè)結(jié)果確實(shí)可信。儀器的頻率、垂直線性、探頭形式、衰減器精度、折射角大小、晶片尺寸等都會(huì)直接影響檢測(cè)儀器的回波高度，從而對(duì)工件的缺陷定量檢測(cè)產(chǎn)生影響。

2.2.2 耦合與衰減的影響

對(duì)回波高參數(shù)來(lái)說(shuō)，耦合劑的聲阻抗和耦合層厚度都是影響參數(shù)準(zhǔn)確性的因素。除此以外，對(duì)于表面粗糙，或者是正常設(shè)計(jì)得凹凸不平的工件，在進(jìn)行無(wú)損探傷時(shí)可能會(huì)造成耦合不良。要考慮到試塊或被探工件與檢測(cè)儀的表面耦合狀態(tài)可能存在差異，在進(jìn)行靈敏度校準(zhǔn)時(shí)，要采取有效的方案對(duì)耦合誤差進(jìn)行補(bǔ)償，減小定量誤差。對(duì)于某些工件應(yīng)該測(cè)定材質(zhì)的

2.2.3 操作人員的影響

在進(jìn)行超聲波無(wú)損檢測(cè)進(jìn)行缺陷定量時(shí)，操作人員也是不可忽略的因素之一[3]。不同的操作者的操作習(xí)慣不同，力度也不一樣，斜鍥的磨損程度也不盡相同。在調(diào)節(jié)各種參數(shù)時(shí)，如儀器時(shí)基線比例，通過(guò)試塊來(lái)進(jìn)行調(diào)準(zhǔn)。操作人員若沒(méi)有將回波前沿對(duì)準(zhǔn)水平刻度，亦或是讀數(shù)時(shí)視線未與刻度相平，都會(huì)造成缺陷定量結(jié)果不準(zhǔn)。對(duì)于不同形狀的工件要及時(shí)調(diào)整缺陷定位的方法。就本文探討的鍋爐壓力容器大多不能以平板工件來(lái)簡(jiǎn)單處理。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)生產(chǎn)中已有很多無(wú)損檢測(cè)方法，如磁粉、滲透、超聲波和射線探傷等。相對(duì)于諸多的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于鍋爐壓力容器超聲波還是有其不可比擬的優(yōu)勢(shì)。在設(shè)備的缺陷監(jiān)測(cè)中有三個(gè)關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，分別為缺陷距表面距離、缺陷之間的距離、壁厚的徑向長(zhǎng)度。本文從超聲波技術(shù)的原理入手，通過(guò)對(duì)超聲波無(wú)損探傷技術(shù)在鍋爐壓力容器檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，之后在分析的基礎(chǔ)上對(duì)影響超聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，探討工件的缺陷定位和定量影響因素。本文的研究對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中鍋爐壓力容器的質(zhì)量檢測(cè)有著重要的指導(dǎo)作用，有利于超聲波探傷檢測(cè)技術(shù)更好應(yīng)用于實(shí)踐中。

參考文獻(xiàn)：

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第9篇：超聲波技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：SPWM;IGBT;8089單片機(jī);軟鎖相；大功率超聲波電源

中圖分類號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2008)09-102-03

Research of Ultrasonic Source Control Technology Base on Single Chip Computer 8089

PEI Jiuling，QU Baida

(College of Communication and Control Engineering,Jiangnan University,Wuxi,214122,China)

Abstract：To overcome some disadvantages of low precision,slow dynamic response,unconvenience parameter adjust existing in high-power ultrasonic power supply，it applies intelligent control composed of 8089 microcontroller is proposed.The article introduces the modulation principle of SPWM,the composition of high-power ultrasonic power system applying the single chip computer to realize the soft of phase lock loop,the mechanism of work and the software thought.It realizes the low loss,high power factor and the whole performance of the circuit is developed.

Keywords：SPWM;IGBT;8089 single chip computer;soft of phase lock loop;ultrasonic power supply

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、電力電子技術(shù)及信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，超聲波獲得了非常廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，由于微機(jī)的廣泛應(yīng)用，構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制的智能控制系統(tǒng)或裝置越來(lái)越多。這里基于PWM技術(shù)，應(yīng)用單片機(jī)組成智能控制系統(tǒng)，對(duì)目前的大功率、高頻率、高性能的智能化超聲波電源技術(shù)進(jìn)行了研究。

1 系統(tǒng)的硬件電路組成

系統(tǒng)原理框圖如圖1所示,他包含功率變換主電路和控制電路兩大部分。主電路采用交-直-交結(jié)構(gòu)，包括整流、直流濾波器、逆變器、變壓器及負(fù)載等組成部分。其中，交-直部分為橋式整流，經(jīng)過(guò)電解電容器慮波得到平穩(wěn)電流。逆變器選用IGBT作為開(kāi)關(guān)元件，電路在傳統(tǒng)橋式[1]結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加入一個(gè)簡(jiǎn)潔的輔助網(wǎng)絡(luò)，形成移相控制全橋逆變器，該電路可以在任意負(fù)載和輸入電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)，減少損耗，提高了電源利用效率。

逆變器的控制電路在整個(gè)系統(tǒng)中至關(guān)重要，這里采用MCS-96系列8089單片機(jī)作為智能控制部分的核心，采用正弦脈寬調(diào)制方式(SPWM)對(duì)逆變器進(jìn)行控制，用以實(shí)現(xiàn)功率匹配和頻率跟蹤的數(shù)字化技術(shù)。

1.1 單片機(jī)控制系統(tǒng)

本控制系統(tǒng)由MCS-96系列8089單片機(jī)、74LS138地址譯碼、EPROM2764和RAM6264等構(gòu)成最小微機(jī)系統(tǒng)，完成超聲波頻率給定、載頻頻率設(shè)定，模擬輸出單極性正弦波恒幅脈寬調(diào)制信號(hào)(SPWM)，還可實(shí)現(xiàn)功率、頻率顯示以及過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護(hù)控制。

圖1 超聲波電源系統(tǒng)框圖

超聲波電源系統(tǒng)中負(fù)載換能器工作在諧振狀態(tài)，為了保證負(fù)載端電流和電壓同頻同相[2],要加上同步鎖相環(huán)。因此，本文逆變環(huán)節(jié)采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)的PWM控制方式，控制框圖如圖2所示。

同步電壓信號(hào)由相位及峰值檢測(cè)電路送至單片機(jī)鎖相處理，單片機(jī)通過(guò)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換口輸出與同步電壓同相位的標(biāo)準(zhǔn)正弦波，外部電壓環(huán)通過(guò)將直流母線電壓給定信號(hào)U*d與實(shí)際的直流母線電壓UdЫ行比較后得到的誤差信號(hào)送入PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器的輸出則為要控制的輸出電流幅值指令信號(hào)Im，д飫锏繆夠返PI調(diào)節(jié)器在單片機(jī)內(nèi)部用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。電流幅值指令信號(hào)Imв氡曜頰弦波相乘后得到了幅值可調(diào)的正弦電流給定信號(hào)i*a，與實(shí)際的輸出電流反饋信號(hào)iaЫ行比較，電流誤差信號(hào)經(jīng)比例調(diào)節(jié)器(為減小穩(wěn)態(tài)誤差，這里采用大比例控制，由外部硬件電路實(shí)現(xiàn))放大后送入比較器，再與三角載波信號(hào)比較形成SPWM信號(hào)，該SPWM信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)主電路開(kāi)關(guān)器件，便可使實(shí)際的輸出電流跟蹤給定信號(hào)，從而達(dá)到與同步電壓保持同相位變化，提高了輸出的功率因數(shù)，同時(shí)由于輸出電流的幅值決定了輸出功率的大小，那么幅值可調(diào)也決定了輸出功率的可調(diào)，并且也達(dá)到了控制支流母線電壓的目的。

圖2 控制框圖

1.2 SPWM原理和波形

脈寬調(diào)制逆變器簡(jiǎn)稱PWM，簡(jiǎn)單地說(shuō)，是通過(guò)控制逆變器內(nèi)部開(kāi)關(guān)器件的通、斷順序和時(shí)間分配規(guī)律，調(diào)控逆變器輸出電壓中基波電壓的大小和頻率，增大輸出電壓中最低階次諧波的階次，并減小其諧波的數(shù)值，來(lái)達(dá)到調(diào)控其輸出電壓，同時(shí)又改善輸出電壓波形的目的。

本文采用單極性正弦波恒幅脈寬調(diào)制信號(hào)(SPWM)，調(diào)制原理見(jiàn)圖3。圖3中，Uc是載波信號(hào)，Ur調(diào)制信號(hào)，利用采樣控制理論中沖量等效原理，在他們相交點(diǎn)可得到一組等幅矩形脈沖，脈寬和正弦曲線下的面積成正比，脈寬基本上呈正弦分布。從圖中也可以看出在單極性調(diào)制時(shí)，Uc是與Ur始終保持同極性的關(guān)系，Ъ湊弦波處于正半周時(shí)，載頻信號(hào)也在正值范圍內(nèi)變化，產(chǎn)生正的調(diào)制脈沖序列，與此相同，在負(fù)半周產(chǎn)生負(fù)的調(diào)制脈沖序列。根據(jù)在正弦波半周內(nèi)載頻信號(hào)的頻率，可以確定產(chǎn)生調(diào)制脈沖的數(shù)目，這樣也就同時(shí)決定了控制各個(gè)功率管的通斷次數(shù)。 SPWM產(chǎn)生的調(diào)制波是一系列等幅、等距而不寬的脈沖序列。

圖3 單極性SPWM原理及波形

1.3 軟鎖相

鎖相環(huán)[3]是一個(gè)相位反饋控制系統(tǒng)。鎖相環(huán)由三部分組成，即鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LPF)和壓控振蕩器(VCO),其基本構(gòu)成如圖4所示。其主要工作原理：輸入電壓與輸出Ui與輸出Uo通過(guò)鑒相器PD進(jìn)行相位比較，得到相位誤差信號(hào)Ue，Ue再經(jīng)過(guò)低通濾波器LPF產(chǎn)生控制電壓 Ud ，Ud 加到壓控振蕩器VCO上使之產(chǎn)生頻率偏移，從而跟蹤輸入信號(hào)的頻率，當(dāng)輸入信號(hào)頻率與輸出信號(hào)頻率相同時(shí)，鎖相環(huán)鎖定，從而實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤。И

圖4 PLL結(jié)構(gòu)圖

本文利用單片機(jī)8089實(shí)現(xiàn)軟鎖相。鎖相部分的軟件設(shè)計(jì)主要分兩個(gè)部分，一是輸入電壓U的相位檢測(cè)；二是電流指令正弦波的輸出。

相位的檢測(cè)利用8089單片機(jī)的外部中斷實(shí)現(xiàn)，其P0.7引腳的正跳變信號(hào)觸發(fā)中斷，連續(xù)兩次正跳變的時(shí)間間隔即為負(fù)載基波電壓的周期Ts。

正弦電流指令的產(chǎn)生由8089單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器共同完成,他是由N級(jí)階梯波近正弦。8089單片機(jī)有2個(gè)定時(shí)器和4個(gè)軟件定時(shí)器，且均可產(chǎn)生中斷，軟件定時(shí)器的中斷時(shí)間間隔可設(shè)定，利用他來(lái)產(chǎn)生正弦的數(shù)字信號(hào)。首先根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換器的參數(shù)生成基準(zhǔn)正弦Su的正弦表，綜合考慮8089單片機(jī)的運(yùn)算速度以及控制程序的運(yùn)行等，選取合適的正弦表點(diǎn)數(shù)(亦即階梯波的階梯數(shù))N，則每個(gè)階梯所占的時(shí)間為Ts/N。在軟件定時(shí)器中斷服務(wù)程序中，首先設(shè)定下一次的軟定時(shí)中斷時(shí)間Ts/N，再利用查表法實(shí)現(xiàn)i*=α•SuВ這里Е聯(lián)為正弦的比例系數(shù)，由電壓環(huán)的誤差電壓決定其大小。

以上分析了相位的檢測(cè)和正弦電流指令的產(chǎn)生，接下來(lái)是實(shí)現(xiàn)正弦指令與輸入電壓的同步。在利用查表法產(chǎn)生正弦時(shí)，正弦表指針P對(duì)正弦表循環(huán)計(jì)數(shù)(0~N)。當(dāng)發(fā)生外中斷，即負(fù)載基波電壓過(guò)零時(shí)，正弦電流指令也應(yīng)該正向過(guò)零點(diǎn)，所以在外部中斷服務(wù)程序里，應(yīng)該修改指針P，使P位于正弦表的正向過(guò)零點(diǎn)。然而由于存在軟硬件的延時(shí)，往往不能將P指向正弦表的正向過(guò)零點(diǎn)，而應(yīng)指向p*(這里p*與正弦表的正向過(guò)零點(diǎn)有一個(gè)偏差Δp)，才能使D/A輸出的電流指令i*與輸入電壓U的相位差為0。p*的選取需要在實(shí)驗(yàn)中確定，于是在外中斷服務(wù)程序里將P指向p*[4,5]。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 主程序

主程序包含初始化子程序、顯示子程序和采樣子程序以及中斷程序地址的設(shè)定，參數(shù)的設(shè)定等，開(kāi)放軟中斷以及軟定時(shí)中斷等。初始化子程序中，對(duì)各寄存器設(shè)定初值，對(duì)單片機(jī)本身的I/O口、定時(shí)器設(shè)定工作方式。顯示子程序可對(duì)電壓與電流信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，A/D轉(zhuǎn)換后，經(jīng)I/O口輸出，進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。本系統(tǒng)還可對(duì)超聲波電源頻率、功率進(jìn)行設(shè)定、顯示。

2.2 中斷服務(wù)子程序

中斷服務(wù)子程序分為外部中斷服務(wù)程序和軟件定時(shí)器中斷服務(wù)程序

2.2.1 外部中斷服務(wù)程序

外部中斷服務(wù)程序中主要完成以下任務(wù)：在每次發(fā)生外部中斷時(shí)，把指針P重新指向p*，同時(shí)將正弦表點(diǎn)數(shù)即階梯數(shù)賦給初值(這里程序中一共在一個(gè)周期中設(shè)置了125個(gè)正弦表點(diǎn)數(shù)，每次外中斷發(fā)生時(shí)，依次輸出125個(gè)點(diǎn)即完成正弦電流指令的輸出)，并設(shè)置外中斷發(fā)生標(biāo)志和采樣標(biāo)志。

2.2.2 軟件定時(shí)器中斷服務(wù)程序

軟件定時(shí)器根據(jù)母線電壓PI子程序計(jì)算的正弦比例來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦波的輸出，或者也可以通過(guò)軟件設(shè)置為固定的比例輸出，即固定的功率輸出。由于采用周期控制，一個(gè)周期20 ms，正弦表點(diǎn)數(shù)取為125，所以大約160 μs發(fā)生一次中斷。其程序流程圖如圖5所示。

圖5 軟定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖

2.3 母線電壓PI調(diào)節(jié)子程序

母線電壓采樣信號(hào)送入CPU后，由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)的數(shù)字化，本文采用增量型PI算法，其表達(dá)式為:

И

u(k)=u(k－1)+Kp(e(k)－e(k－1))+KITe(k)

=u(k－1)+(KP+KIT)e(k)－KPe(k－1)

И

令A(yù)=KP+KIT,B=KP,他們是與比例系數(shù)、積分

系數(shù)、采樣周期相關(guān)的系數(shù)。則上式可簡(jiǎn)化為u(k)=u(k－1)+Ae(k)－Be(k－1)，那么數(shù)字PI控制算法的程序流程圖如圖6所示[5]。

圖6 數(shù)字PI控制算法程序流程圖

3 結(jié) 語(yǔ)

基于SPWM技術(shù)的大功率超聲波電源由于采用單片機(jī)智能控制系統(tǒng)，從而使電源頻率可實(shí)現(xiàn)人工設(shè)定，輸出電壓亦可通過(guò)調(diào)節(jié)可控整流角Е聯(lián)Ф改變；鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)輸出電流與電壓保持同頻同相，從而能將電能以近似于1的功率因數(shù)，提高了電能利用率；同時(shí)采用高頻調(diào)制后可獲得高質(zhì)量的輸出電流波形，抑制了高次諧波，使換能器損耗減小，從而可為大功率超聲波換能器在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用提供性能優(yōu)良的超聲波電源。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］Roland E.Best.鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2003.

［2］林征宇，吳建德，何湘寧.基于DSP帶同步鎖相的逆變器控制\[J\].電力電子技術(shù)，2001，35(2):24-25,28.

［3］胡壽松.自動(dòng)控制原理\[M\].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1998.

［4］Song E H,Kwon B H.A Direct Digital Control for the Phase-controlled Rectifier.IEEE,TIE,1991,38(5):337-343.

［5］汪建，孫開(kāi)放，章述漢.MCS-96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)［M］.武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000.

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作者簡(jiǎn)介 裴玖玲 女，1980年出生，碩士研究生。主要研究方向?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)，當(dāng)前課題主要是大功率高頻超聲波電源的研究。